(57)【要約】【課題】  変位センサの撮像素子における実質計測領域を指定可能とすることで計測速度（応答速度）の高速化を図るとともに、精度に支障を来すことなく実質計測領域の指定に必要な操作を簡略化することでユーザの負担の軽減化が図られた変位センサを提供すること。【解決手段】  通常動作モードと領域設定モードとが選択可能とし、通常動作モードにあっては、撮像素子の出力に基づいて計測対象領域内の物体の変位を計測する通常の変位計測処理を実行させる。一方、領域設定モードにあっては、計測対象となる物体が計測対象領域の所定位置に配置されていることを前提として、所定のトリガにより計測対象領域に収束光を照射し、それにより得られる撮像素子の出力に基づいて実質計測領域の基準位置を算出する処理と、前記基準位置と、予め入力された領域しきい値とに基づき、２以上の実質計測対象領域を設定する実質計測領域設定処理とを実行させる。【選択図】  図９
2005300527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の計測対象領域に向けて収束光を照射する投光手段と、
前記計測対象領域を照射光の照射角度とは異なる角度から撮像する撮像素子と、
撮像素子の出力に基づいて計測対象領域内の物体の変位を計測する計測手段と、
を有し、
通常動作モードと領域設定モードとが選択可能であり、
通常動作モードにあっては、前記撮像素子の出力に基づいて計測対象領域内の物体の変位を計測する通常の変位計測処理が実行され、
領域設定モードにあっては、
計測対象となる物体が計測対象領域の所定位置に配置されていることを前提として、所定のトリガにより計測対象領域に収束光を照射し、それにより得られる撮像素子の出力に基づいて実質計測領域の基準位置を算出する処理と、
前記基準位置と、予め入力された領域しきい値とに基づき、２以上の実質計測対象領域を設定する実質計測領域設定処理と、を実行することを特徴とする変位センサ。
【請求項２】
所定の計測対象領域に向けて収束光を照射する投光手段と、
前記計測対象領域を照射光の照射角度とは異なる角度から撮像する撮像素子と、
撮像素子の出力に基づいて計測対象領域内の物体の変位を計測する計測手段と、
を有し、
前記計測手段は、
１回の計測時間内に段階的に感度を変化させながら撮像素子で順次撮像を行うことで、順次出現する照射光像の存在領域を検出するとともに、検出された領域のそれぞれについて複数の異なる階調の出力を取得し、
各領域について予め入力された最適階調に最も近い階調の出力を各領域の出力とし、当該出力に基づいて計測対象領域内の物体の変位を計測する、
ことを特徴とする変位センサ。
【請求項３】
前記計測手段は、
前回撮像で取得された１の領域についての出力レベルと、今回撮像で取得された前記１の領域についての出力レベルとの差分が、予め定められた値を超えているときには、今回撮像で取得された前記１の領域についての出力をノイズとして処理する機能を更に有する、ことを特徴とする請求項２に記載の変位センサ。
【請求項４】
既知の２以上の実質計測対象領域の相対位置関係を入力する手段を更に有し、
前記計測手段は、
予め想定された数以上の領域が検出された場合には、前記相対位置関係を参照して、実質計測領域を特定する、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の変位センサ。
【請求項５】
目的とする変位計測対象が、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）に使用されるガラス基板と、ガラス基板に対する露光処理のために使用されるマスクガラスとのギャップである、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の変位センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）に使用されるガラス基板と、ガラス基板に対する露光処理のために使用されるマスクガラスとのギャップ計測等に好適な変位センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
変位センサは、大別すると１次元変位センサと２次元変位センサとに分けられる。前者はスポットビームを計測媒体として利用するものであり、後者はラインビームを計測媒体として利用するものである。昨今ではもっぱら後者のものが主流となりつつある。
【０００３】
より具体的には、２次元変位センサは、レーザダイオード等の光源から放出される光をスリットを用いてラインビームとし、これを、計測対象物体に照射するものである。これにより、計測対象物体上には、その表面形状若しくは性状に応じた照射光像が映し出される（視認可否は問わない）。すなわち、例えば計測対象物体の表面（透明体の場合には裏面も含まれる）が凹凸のない平坦面である場合には、ラインビーム相当の直線状の照射光像が計測対象物体表面に現れる。一方、ラインビームの照射領域に凹凸等が存在すると、非直線状の照射光像が現れる。したがって、この計測対象物体表面に表れる照射光像を２次元撮像素子で撮像し、当該２次元撮像素子における受光領域（座標）を検出することにより、光源から計測対象物体までの距離、計測対象物体表面の性状、変位量、或いは厚み等の各種値を計測可能となるのである。
【０００４】
計測の要となる２次元撮像素子としては、ＣＣＤで構成されたものと、ＣＭＯＳで構成されたものとが知られている。双方とも画素がマトリクス状に配置されてなるものである。一般的な変位センサには、コストを抑える目的から、２次元撮像素子として量産型のデジカメ用のＣＣＤタイプ若しくはＣＭＯＳタイプのものが採用されている。しかしながら、２次元変位センサとしての機能を実現するために必要とされる２次元撮像素子のサイズ（撮像視野）はデジカメ用のそれの１割にも満たない極めて細長いサイズのもので十分である。すなわち、従前の変位センサにあっては、計測には不要な画素の受光有無までをも検出していたため、応答速度が遅くなってしまうという欠点を有していた。この問題は、変位センサに対応する細長い視野（画素領域）を有する専用サイズの２次元撮像素子を採用すれば解決されるのであるが、多品種少量生産が要求される変位センサに合わせてそのような専用の２次元撮像素子を製造するには、相当なコストがかかるため、実現化されるには到っていない。もちろん、撮像素子を１次元撮像素子としても変位量、厚み等の計測は可能であり、この場合は、スポット光（楕円スポット、スリット光でも良い）を計測対照物体に照射することが多い。
【０００５】
上述の問題を解決するために、本出願人は先に、新規な変位センサを提案している。この変位センサにあっても汎用の２次元撮像素子が採用されているのであるが、２次元撮像素子における受光有無検出対象領域（実質計測領域）をユーザが任意に指定可能とされている点に新規な特徴がある。すなわち、この変位センサにあっては、予め大凡の受光領域を予測して２次元撮像素子における実質計測領域を限定しておくことで、実質計測領域以外の領域についての検出処理が不要となる。また、２次元撮像素子の代わりに１次元撮像素子を用いる場合であっても、実質計測領域を限定することで同様に応答速度を向上することができるものである。このため、従前のものと比べて応答速度が飛躍的に向上するという顕著な効果が得られるものである。
【特許文献１】国際公開第０１／５７４７１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の新規な変位センサにあっては、実質計測領域を指定するためのオペレータ操作が煩雑であるという問題が指摘されている。この問題は、例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）に使用されるガラス基板と、ガラス基板に対する露光処理のために使用されるマスクガラスとのギャップ計測等を行う場合に顕著となる。すなわち、計測対象物体の複数の領域に照射光像が現れ、それらを全て或いは選択的に実質計測領域として指定することとなると、その分、ユーザに要求される操作工数が増加する。しかも、例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）に使用されるガラス基板と、ガラス基板に対する露光処理のために使用されるマスクガラスとのギャップ計測等を行うために複数台の変位センサを同一平面上に展開配置するような場合には、指定領域は全てのセンサにおいて同一であるにも拘わらず、各センサ個別に実質計測領域の指定を行う必要があり、また、段取り替えの度に指定し直す必要もあったため、この点（実質計測領域の指定操作）についての改良が強く望まれていた。
【０００７】
この発明は、上記問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、変位センサの撮像素子における実質計測領域を指定可能とすることで計測速度（応答速度）の高速化を図るとともに、精度に支障を来すことなく実質計測領域の指定に必要な操作を簡略化することでユーザの負担の軽減化を図った変位センサを提供することにある。
【０００８】
この発明の他の目的とするところは、例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）に使用されるガラス基板と、当該ガラス基板の露光のために使用されるマスクガラスとのギャップ計測等のために複数台の変位センサを同一平面上に展開配置するような場合にも、実質計測領域の指定のために個々のセンサに対してユーザが同一操作を繰り返すといった煩わしい作業を不要とした変位センサを提供することにある。
【０００９】
この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明の第１実施形態の変位センサは、所定の計測対象領域に向けて収束光を照射する投光手段と、前記計測対象領域を照射光の照射角度とは異なる角度から撮像する撮像素子と、撮像素子の出力に基づいて計測対象領域内の物体の変位を計測する計測手段と、を有する。ここで、照射する収束光にはスリット光やスポット光が含まれ、撮像素子は、２次元撮像素子でも１次元撮像素子が含まれる。
【００１１】
そして、本発明の変位センサには、切り換え可能な通常動作モードと領域設定モードとを備えている。
【００１２】
通常動作モードにあっては、前記撮像素子の出力に基づいて計測対象領域内の物体の変位を計測する通常の変位計測処理が実行される。
【００１３】
一方、領域設定モードにあっては、計測対象となる物体が計測対象領域の所定位置に配置されていることを前提として、所定のトリガにより計測対象領域に収束光を照射し、それにより得られる撮像素子の出力に基づいて実質計測領域の基準位置を算出する処理と、前記基準位置と予め入力された領域しきい値とに基づき、２以上の実質計測対象領域を設定する実質計測領域設定処理とが実行される。
【００１４】
尚、『領域しきい値』とあるが、これは、例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）に使用されるガラス基板と、当該ガラス基板の露光のために使用されるマスクガラスとのギャップ計測を例にとると、少なくともマスクガラスの裏面とガラス基板の表面を分離可能な値となる。
【００１５】
上記本発明の第１実施形態の変位センサによれば、変位センサの撮像素子における実質計測領域が指定できるため計測速度（応答速度）の高速化が図られるとともに、実質計測領域を指定するために要求される操作工数が大幅に減少するため、ユーザの負担の軽減が図られ、利便性が向上する。加えて、ユーザに要求される操作は、領域しきい値の入力のみであるため、実質計測領域間の隙間（距離）が極めて狭小な場合であっても、精度良く設定を行うことができる。
【００１６】
次に、本発明の第２実施形態の変位センサは、所定の計測対象領域に向けて収束光を照射する投光手段と、前記計測対象領域を照射光の照射角度とは異なる角度から撮像する撮像素子と、撮像素子の出力に基づいて計測対象領域内の物体の変位を計測する計測手段とを有する。
【００１７】
特徴点は、前記計測手段が、１回の計測時間内に段階的に感度を変化させながら撮像素子で順次撮像を行うことで、順次出現する照射光像の存在領域を検出するとともに、検出された領域のそれぞれについて複数の異なる階調の出力を取得し、各領域について予め入力された最適階調に最も近い階調の出力を各領域の出力とし、当該出力に基づいて計測対象領域内の物体の変位を計測する点にある。
【００１８】
本発明の第２実施形態による変位センサによれば、実質計測領域が全自動で設定でき、また、各実質計測領域では最適な感度が得られるため、計測精度の向上が図られる。
【００１９】
上記第２実施形態の変位センサにおいて、好ましくは、計測手段には、前回撮像で取得された１の領域についての出力レベルと、今回撮像で取得された前記１の領域についての出力レベルとの差分が、予め定められた値を超えているときには、今回撮像で取得された前記１の領域についての出力をノイズとして処理する機能が設けられる。このような態様によれば、ノイズが除去されるため、計測安定性が実現される。
【００２０】
上記第２実施形態において、更に好ましくは、既知の２以上の実質計測対象領域の相対位置関係を入力する手段が更に設けられる。そして、前記計測手段は、予め想定された数以上の領域が検出された場合には、前記相対位置関係を参照して、実質計測領域を特定するように構成される。このような態様によれば、ノイズ領域が混在した状態にあっても、目的とする実質計測領域を確実に選別することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、変位センサの２次元撮像素子における実質計測領域が指定できるため計測速度（応答速度）の高速化が図られるとともに、実質計測領域を指定するために要求される操作工数が大幅に減少するため、ユーザの負担の軽減が図られ、利便性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、この発明の変位センサの好適な実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の一例を示すものに過ぎず、本発明の要旨とするところは、特許請求の範囲の記載によってのみ規定されるものである。
【００２３】
本実施形態の変位センサは、制御盤などへのコンパクトな収容を可能とするため、また狭小な計測環境への据え付けを容易とするために、信号処理部とセンサヘッド部とが分離された所謂アンプ分離型の変位センサである。
【００２４】
本実施形態の変位センサの信号処理部の外観斜視図が図１に示されている。信号処理部１の外殻ケース１０は、やや細長い直方体形状の形態を有している。外殻ケース１０の前面からは、外部接続コード１１が引き出されている。この外部接続コード１１には、外部入力線、外部出力線、電源線等が含まれている。外部入力線は例えば上位装置としてのＰＬＣ（Programable Logic Contolor)等から信号処理部１に対して各種の指令を外部から与えるためのものであり、外部出力線は信号処理部１の内部で生成されたスイッチング出力やアナログ出力などをＰＬＣ等へ出力するためのものであり、電源線は信号処理部の内部回路に対する電源を供給するためのものである。また、外殻ケース１０の前面には、ＵＳＢコネクタ１２と、ＲＳ-２３２Ｃコネクタ１３とが設けられている。
【００２５】
外殻ケース１０の上面には開閉可能な操作部蓋１４が設けられている。図示は省略するが、この操作部蓋１４の下には、信号処理部１における各種の指令操作などを行うための操作部が設けられている。また、外殻ケース１０の上面には、動作表示などを行うための表示部１５が配置されている。
【００２６】
外殻ケース１０の左右側面には、信号処理部間コネクタ蓋１６が設けられている。この信号処理部間コネクタ蓋１６の内部には、他の信号処理部１を接続するための信号処理部間コネクタ（中継コネクタ３）が設けられている。
【００２７】
複数の信号処理部１の連装状態を示す外観斜視図が図２に示されている。同図に示されるように、複数の信号処理部１は、この例ではＤＩＮレール４を介して隣接結合状態で１列に連装される。信号処理部１の外殻ケース１０の後面には、センサヘッド部接続用コネクタ１７が設けられている。信号処理部１はこのセンサヘッド部接続用コネクタ１７を介して後述するセンサヘッド部２に接続されている。
【００２８】
センサヘッド部の外観斜視図が図３に示されている。センサヘッド部２は、センサヘッド部接続用コネクタ１７に対応する信号処理部接続用コネクタ２７と、ケーブル２１と、センサヘッド本体部２０とを具備してなる。そして、本体部２０に内蔵された投光素子（この例ではレーザダイオード）から出射されるパルス状レーザ光が、図示しない投光レンズを通して、計測対象物体５の表面にスリット光Ｌ１として照射される。これにより、計測対象物体５の表面にはスリット光の照射光像ＬＩが形成される。計測対象物体５で反射したスリット光の反射光Ｌ２はセンサヘッド部２内の図示しない受光レンズを通して２次元撮像素子（ＣＣＤタイプ、ＣＭＯＳタイプ等）で受光される。すなわち、計測対象物体５の表面を、２次元撮像素子により異なる角度から撮影することにより、スリット光の照射光像ＬＩを含む映像信号を取得する。そして、この映像信号に基づいて、所定の特徴量が抽出されて、目的とする変位量（この例ではセンサヘッド部２と計測対象物体５との距離）が求められる。
【００２９】
変位センサの信号処理部１の電気的ハードウェア構成の全体を示すブロック図が図４に示されている。同図に示されるように、信号処理部１は、制御部１０１と、記憶部１０２と、表示部１０３と、センサヘッド部との通信部１０４と、外部機器との通信部１０５と、キー入力部１０６と、外部入力部１０７と、出力部１０８と、電源部１０９とを備えている。
【００３０】
制御部１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）とにより構成され、信号処理部１全体の統括制御を担う。この制御部１０１は、後述する各種機能を実現すると共に、受光信号を所定のしきい値を基準として二値化した後、これを出力データとして、出力部１０８から外部へと送出する。
【００３１】
記憶部１０２は、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１０２ａと、表示部１０３に表示される画像データを記憶する画像メモリ１０２ｂとを備えている。
【００３２】
表示部１０３は、しきい値や計測対象物体までの距離等に係る各種数値等が表示される液晶表示部１０３ａと、計測値に応じた出力状態（オン／オフ状態）等を示す表示灯ＬＥＤ１０３ｂとを備えている。
【００３３】
通信部１０４は、センサヘッド部２との通信を担うものである。
【００３４】
外部通信部１０５は、外部のパソコン（ＰＣ）１１０に接続するためのＵＳＢ通信部１０５ａと、各種のコマンドやプログラムデータの送受信に使用されるシリアル通信部１０５ｂと、所定のプロトコル並びに送受信フォーマットに従って、左右の隣接する他の信号処理部との間でデータ通信を行う信号処理部間通信部１０５ｃとを備えている。
【００３５】
キー入力部１０６は、図示しない各種設定のためのスイッチや操作ボタン等で構成されている。外部入力部１０７は例えばＰＬＣ等の上位装置からの信号処理部１に対しての各種の指令を受信するためのものである。出力部１０８は、オン／オフ出力をＰＬＣ等の上位装置に出力するために使用される。電源部１０９は、制御部１０１並びに外部のハードウェア回路に対し電源を供給するものである。
【００３６】
センサヘッド部２の電気的ハードウェア構成を示すブロック図が図５に示されている。同図に示されるように、センサヘッド部２は、制御部２０１と、計測対象物体５へと向けてスリット光を照射するための投光部２０２と、計測対象物体５により反射されて到来する反射光を受光する受光部２０３と、表示灯ＬＥＤ２０４と、記憶部２０５と、通信部２０６とを備えている。
【００３７】
制御部２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とＰＬＤ（Programmable Logic Device）とにより構成され、センサヘッド部の各構成要素２０２〜２０６を統括制御する役割を担うものである。
【００３８】
投光部２０２は、この例では投光素子としてのレーザダイオードと投光回路とを備え、検出対象領域へ向けてスリット光を照射する。受光部２０３は、スリット光の反射光を受光する２次元撮像素子（ＣＣＤタイプ、ＣＭＯＳタイプ等）と、制御部２０１からのタイミング制御信号に同期して、２次元撮像素子から得られる受光信号を増幅して制御部２０１に出力する受光信号処理部とを有してなる。表示灯ＬＥＤ２０４は、センサヘッド部２の各種動作状態に対応して点消灯する。
【００３９】
記憶部２０５は、例えば不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）から構成され、この例では、センサヘッド部２を同定するためのＩＤ（識別情報）等が記録されている。通信部２０６は、制御部２０１の命令に従って、信号処理部１との通信を担うものである。
【００４０】
本実施形態のセンサヘッド部２は、上述のような回路構成とされ、信号処理部１の指令に応じて適宜の投受光処理を行う。
【００４１】
本実施形態における変位センサの信号処理部１の動作を示すゼネラルフローチャートが図６に示されている。電源投入により処理が開始されると、イニシャル処理等の初期設定処理（ステップ６０１）が行われた後、設定モードが読み込まれる。具体的には、ＦＵＮモード（機能設定モード）、ＴＥＡＣＨモード（教示モード）、ＲＵＮモード（通常計測モード）のいずれにスイッチ切替されているのかが判別される（ステップ６０２）。
【００４２】
設定モードが“ＦＵＮモード”である場合、ＦＵＮモードの初期設定処理（ステップ６０３）が行われた後、後述するＦＵＮモード処理が行われる（ステップ６０４）。ステップ６０４に続いて、ＦＵＮモードが継続されているか否かが判別される（ステップ６０５）。すなわち、他の設定モードに切替が行われた場合にはステップ６０２に戻り、切替がない場合にはステップ６０４に戻る。
【００４３】
設定モードが“ＴＥＡＣＨモード”である場合、ＴＥＡＣＨモードの初期設定処理（ステップ６０６）が行われた後、所謂ティーチング処理が行われ、各種設定値の自動読み込みが行われる（ステップ６０７）。ステップ６０７に続いて、ＴＥＡＣＨモードが継続されているか否かが判別される（ステップ６０８）。すなわち、他の設定モードに切替が行われた場合にはステップ６０２に戻り、切替がない場合にはステップ６０７に戻る。
【００４４】
設定モードが“ＲＵＮモード”である場合、ＲＵＮモードの初期設定処理（ステップ６０９）が行われた後、後述するＲＵＮモード処理が行われる（ステップ６１０）。ステップ６１０に続いて、ＲＵＮモードが継続されているか否かが判別される（ステップ６１１）。すなわち、他の設定モードに切替が行われた場合にはステップ６０２に戻り、切替がない場合にはステップ６１０に戻る。
【００４５】
ＦＵＮモード処理（ステップ６０４）の詳細が図７のフローチャートにより示されている。ＦＵＮ（Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）モード処理においては、表示部１５に機能別の表示がなされる（ステップ７０１）。同時に、常時キー入力（操作部蓋１４の下の操作部の操作）の有無を検知しており（ステップ７０２）、所定のキー入力が検知されると（ステップ７０３ＹＥＳ）、それが機能切替を指示するものか（ステップ７０４ＹＥＳ）、機能実行を指示するものか（ステップ７０６ＹＥＳ）の確認が行われる。機能切替の指示である場合（ステップ７０４ＹＥＳ）、機能切替が行われる（ステップ７０５）。一方、機能実行の指示である場合（ステップ７０６ＹＥＳ）、機能実行処理が行われる。
【００４６】
ＲＵＮモード処理（ステップ６１０）の詳細が図８のフローチャートにより示されている。ＲＵＮモード処理においては、表示部１５の表示制御処理（ステップ８０１）、センサヘッド部制御処理（ステップ８０２）、外部機器からの通信コマンド実行処理が逐次実行される。そして、キー入力（操作部蓋１４の下の操作部の操作）の有無が確認され（ステップ８０４）、所定のキー入力が検知されると（ステップ８０５ＹＥＳ）、それに応じたキー入力処理が実行される（ステップ８０６）。次いで、通信部１０５を介した外部入力の有無が確認され（ステップ８０７）、所定の外部入力があると（ステップ８０７ＹＥＳ）、それに応じた外部入力処理が実行される。次いで、通信部１０５を介した外部通信の有無が確認され（ステップ８０９）、所定の外部通信があると（ステップ８０９ＹＥＳ）、それに応じた外部通信処理が実行される（ステップ８１０）。
【００４７】
以上は、本発明の変位センサの前提をなす基本構成である。以下、本発明の要部について順に説明する。
【００４８】
先ず、本発明の第１実施形態について説明する。第１実施形態の要部は、図６のステップ６０７で示されるＴＥＡＣＨモード処理に認められる。
【００４９】
このティーチング処理では、２次元撮像素子における実質計測領域の特定が行われる。具体的例が図９に示されている。この例は、露光機におけるギャップ計測を対象としたものである。まず、同図（ａ）に示されるように、マスクガラス９１のみを露光機に取り付け、この状態で計測処理を実行する。これにより、先ず、変位センサの光源からマスクガラス９１の下面までの距離値が取得される。次いで、同図（ｂ）に示されるように、ユーザにより予め指定されたしきい値Ａ０、Ａ１（マスクガラス９１の裏面とガラス基板９２の表面を分離可能な値）に基づいて、同図（ｃ）に示されるように領域０（マスクガラス９１に対する実質計測領域）と領域１（ガラス基板９２に対する実質計測領域）が決定される。
【００５０】
上記ティーチング処理の詳細が図１０のフローチャートにより示されている。ティーチング処理では、先ず、マスクガラス９１裏面の位置Ｚｇが取得される（ステップ１００１）。
【００５１】
次いで、図１１に示されるように、領域０（Ｚｓ０、Ｚｅ０）の座標計算が行われる。ここでは、終点Ｚｅ０は以下の式により求められる。
式）Ｚｅ０＝Ｚｇ＋ＧＡＰ×１／２
尚、ここで“ＧＡＰ”は許容範囲の内最も狭い（距離が短い）ものが選ばれる。
また、始点Ｚｓ０は以下の式により求められる。
式）Ｚｓ０＝Ｚｅ０−Ｚｗ０（ＩＦ  Ｚｓ０＜０  Ｔｈｅｎ  Ｚｓ０＝０）
尚、ここで“Ｚｗ０”は領域０の前回の設定値であり、初期値状態ではＺｗ０は最大値（最大計測レンジ）とされる。このようにして領域０の設定が完了する。
【００５２】
次いで、領域１（Ｚｓ１、Ｚｅ１）の座標計算が行われる。ここでは、終点Ｚｅ１は以下の式により求められる。
式）Ｚｅ１＝Ｚｇ−ＧＡＰ×１／２
尚、ここで“ＧＡＰ”は許容範囲の内最も狭い（距離が短い）ものが選ばれる。
また、始点Ｚｓ１は以下の式により求められる。
式）Ｚｓ１＝Ｚｅ１−Ｚｗ１（ＩＦ  Ｚｓ１＞最大値  Ｔｈｅｎ  Ｚｓ１＝最大値）
尚、ここで“Ｚｗ１”は領域１の前回の設定値であり、初期値状態ではＺｗ１は最大値（最大計測レンジ）とされる。このようにして領域１の設定が完了する。
【００５３】
上記のティーチング処理（領域設定）に使用される領域しきい値（Ａ０、Ａ１）の設定入力は、メニュー方式と端子台方式の２通りにより行うことができる。
【００５４】
メニュー方式による設定手順が図１２に示されている。メニュー方式では、パソコン（図４の符号１１０）のモニタに設定入力のための案内画面が表示される。この案内に従って所定の操作をすることで任意の領域しきい値を設定入力できる。同図（ａ）は最初にモニタ表示される階層メニュー画面である。この画面上で選択項目“領域ティーチング”（符号１２０１）を選択すると、次いで同図（ｂ）に示される計測画面が表示される。この計測画面（ｂ）には、マスクガラス９１のみを露光機に取り付けた状態で計測処理を実行することにより得られる照射光像が表示される。ユーザはこの画面（ｂ）により、マスクガラス９１が正しく計測されているか否かを確認できる。計測が正しいと判断し、ユーザが“ＥＮＴ”（符号１２０３）を選択すると、次いで、同図（ｃ）に示される領域しきい値入力画面がモニタ上に表示される。この画面（ｃ）の領域しきい値入力欄１２０４に任意の領域しきい値を入力することで領域しきい値の入力が完了される。尚、図１２は領域しきい値Ａ０の入力に係るものであり、領域しきい値Ａ１についても同様の案内画面を通じてユーザにより入力設定が行われる。
【００５５】
端子台方式による設定手順が図１３に示されている。端子台方式とは、例えばＰＬＣ等の外部機器から領域しきい値を読み込むものである。このモニタ画面１３０１には、各種の設定値（判定値ヒス幅、トリガレベルヒス幅、測定不能時データ、２センサ測定、ピークボトム測定幅、ＯＵＴ３演算定義、強制ゼロ方法、２領域指定、領域しきい値）が表示される。
【００５６】
このように、本実施形態の変位センサにあっては、ユーザが計測対象物体に応じた適宜の領域しきい値を入力するだけで、ティーチング処理により２次元撮像素子における実質計測領域を即座に設定することができるため、従前のものに比してユーザの負担が大幅に軽減される。この効果は、特に、複数台の変位センサを同一平面上に展開配置するような場合に顕著となる（個々のセンサに対してユーザが同一操作を繰り返すといった煩わしい作業が不要となる）。加えて、上述したようにＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）に使用されるガラス基板と、当該ガラス基板の露光のために使用されるマスクガラスとのギャップ計測等のように、領域間隔が極めて狭小な場合にあっても、精度良く領域設定することが可能となる。
【００５７】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態の特徴は、感度レベル毎に取得した計測結果の中から、最適な濃度ピーク値のときの計測結果を抽出し、これを真の計測結果とするものである。
【００５８】
感度レベル別の照射光像及びラインブライト波形の説明図（その１〜その３）が図１４〜図１６に示されている。図１４（ａ）に示されるように、感度レベル１のとき、計測結果は、１面目も２面目も計測不可とされている。
【００５９】
図１４（ｂ）に示されるように、感度レベルが２のとき、計測結果は、１面目がＺ１（ピーク濃度８０）及び２面目が計測不可とされている。図１４（ｃ）に示されるように、感度レベルが３のとき、計測結果は、１面目がＺ１（ピーク濃度１６０）及び２面目が計測不可とされている。図１５（ｄ）に示されるように、感度レベルが４のとき、計測結果は１面目がＺ１（ピーク濃度２５０）及び２面目が計測不可とされている。図１５（ｅ）に示されるように、感度レベルが５のとき、計測結果は、１面目がＺ１（ピーク濃度２５５：飽和）及び２面目がＺ２（ピーク濃度８０）とされている。図１６（ｆ）に示されるように、感度レベル６のとき、計測結果は、１面目がＺ１（ピーク濃度２５５：飽和）及び２面目がＺ２（ピーク濃度１６０）とされている。図１６（ｇ）に示されるように、感度レベルが７のとき、計測結果は、１面目がＺ１（ピーク濃度２５５：飽和）及び２面目がＺ２（ピーク濃度２５０）とされている。
【００６０】
領域非限定計測処理のフローチャート（その１〜その２）が図１７及び図１８に示されている。感度レベルと計測結果との関係が、図１４〜図１６の通りであるとする前提の下に、図１７及び図１８に示されるフローチャートが開始されると、まず、ステップ１７０１においては、初期化処理が実行され、開始感度レベル＝取得値（ｅｘ：レベル０）、終了感度レベル＝取得値（ｅｘ：レベル７）、１面目のピークレベルと最適レベルとの差ΔＩ１＝ＦＦＦＦ、２面目のピークレベルと最適レベルとの差ΔＩ２＝ＦＦＦＦ、１面目の計測結果Ｚ１＝０、２面目の計測結果Ｚ２＝０とされる。
【００６１】
続くステップ１７０２では、計測結果取得処理が実行される。このとき、Ｚ１ｎは１面目の今回の計測位置、Ｉ１ｎは１面目の今回のピーク濃度、Ｚ２ｎは２面目の今回の計測位置、Ｉ２ｎは２面目の今回のピーク濃度である。
【００６２】
続くステップ１７０３では、ピーク濃度の最適レベルとの差（絶対値）ΔＩ１ｎ、ΔＩ２ｎを算出する処理が実行される。ここで、
ΔＩ１ｎ＝｜Ｉ１−Ｉ１ｎ｜
ΔＩ２ｎ＝｜Ｉ２−Ｉ２ｎ｜
Ｉ１＝１面目最適レベル（ｅｘ：２００）
Ｉ２＝２面目最適レベル（ｅｘ：２００）
ΔＩ１ｎ＝１面目の今回の濃度と最適レベルとの差
ΔＩ２ｎ＝２面目の今回の濃度と最適レベルとの差
である。
【００６３】
図１８に移って、ステップ１８０１においては、ΔＩ１ｎ（ピーク濃度の最適レベルとの差）とΔＩ１（１面目の最適レベルとの差）との大小比較が行われる。ここで、ΔＩ１ｎ＜ΔＩ１と判定されると（ステップ１８０１ＹＥＳ）、ステップ１８０２へと進む。ステップ１８０２においては、ΔＩ１＝ΔＩ１ｎ、Ｚ１＝Ｚ１ｎとされる。ここで、ΔＩ１は１面目の最適レベルとの差、Ｚ１は１面目の計測結果である。これに対して、ΔＩ１ｎ＞ΔＩ１と判定されると（ステップ１８０１ＮＯ）、ステップ１８０２はスキップされる。
【００６４】
続いて、ステップ１８０３では、ΔＩ２ｎ（ピーク濃度の最適レベルとの差）とΔＩ２（２面目の最適レベルとの差）との大小比較が行われる。ここで、ΔＩ２ｎ＜ΔＩ２と判定されると（ステップ１８０３ＹＥＳ）、ステップ１８０４へと進む。ステップ１８０４では、ΔＩ２＝ΔＩ２ｎ、Ｚ２＝Ｚ２ｎとされる。ここで、ΔＩ２は２面目の最適レベルとの差、Ｚ２は２面目の計測結果である。これに対して、ステップ１８０３において、ΔＩ２ｎ≧ΔＩ２と判定されると（ステップ１８０３ＮＯ）、ステップ１８０４はスキップされる。
【００６５】
続くステップ１８０５では、現在の感度レベルが終了感度レベルに達したか否かの判定が行われる。ここで、現在の感度レベルが終了感度レベルに達していなければ（ステップ１８０５ＮＯ）、ステップ１８０６へ進む。ステップ１８０６では、感度レベルを１つ上げる処理が行われる。
【００６６】
以後、感度レベルを１つ上げるたびに（ステップ１８０６）、以上の処理（ステップ１７０２〜１８０４）が繰り返し実行される。この状態において、現在の感度レベルが終了感度レベルに達すると（ステップ１８０５ＹＥＳ）、処理が終了する。
【００６７】
図１４〜図１６に示される状況を前提とすると、図１７及び図１８の処理が終了した時点においては、最終計測結果は、１面目が感度レベル３のときに得られた、Ｚ１（ピーク濃度１６０）となり、２面目が感度レベル６のときに得られた、Ｚ２（ピーク濃度１６０）とされる。
【００６８】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態の特徴は、感度レベル毎に取得した結果と既に取得した１，２面の計測結果を比較し、計測結果誤差範囲内の結果のみを真の計測結果とするものである。
【００６９】
感度レベル別の照射光像及びラインブライト波形（ノイズ含む）の説明図（その１〜その３）が図１９〜図２１に示されている。
【００７０】
図１９（ａ）に示されるように、感度レベル１のとき、計測結果は、１面目も２面目も計測不可とされる。図１９（ｂ）に示されるように、感度レベル２のとき、計測結果は、１面目についてはＺ１（ピーク濃度８０）となり、２面目については計測不可とされる。図２０（ｃ）に示されるように、感度レベル３のときには、計測結果については、１面目がＺ１（ピーク濃度６０）となり、２面目が計測不可とされる。図２０（ｄ）に示されるように、感度レベル４のとき、計測結果については、１面目がＺ１（ピーク濃度２５０）となり、２面目が計測不可とされる。図２１（ｅ）に示されるように、感度レベル５のとき、計測結果については、１面目がＺ１（ピーク濃度２５５：飽和）となり、２面目がＺ２（ピーク濃度８０）とされる。
【００７１】
図２１（ｆ）に示されるように、感度レベル６のとき、計測結果については、１面目がＺ１（ピーク濃度）となり、２面目がＺ２（ピーク濃度２５５：飽和）となり、３面目がＺ３（ピーク濃度１６０）とされる。尚、この発明では、１面目の計測結果Ｚ１（ピーク濃度）はノイズとして除去される。
【００７２】
図２１（ｇ）に示されるように、感度レベル７のとき、計測結果については、１面目がＺ１（ピーク濃度１６０）となり、２面目がＺ２（ピーク濃度２５５：飽和）となり、３面目がＺ３（ピーク濃度２５０）とされる。尚、この発明では、１面目の計測結果Ｚ１（ピーク濃度１６０）がノイズとして除去される。
【００７３】
領域非限定計測処理（ノイズ除去機能付き）のフローチャート（その１〜その２）の詳細が図２２及び図２３に示されている。図１９〜図２１に示される状況を前提として、図２２に示される処理が開始されると、図１７におけるステップ１７０１と同様にして、初期化処理が実行される（ステップ２２０１）。
【００７４】
続いて、図１７におけるステップ１７０３と同様にして、ピーク濃度の最適レベルとの差（絶対値）の算出が行われる（ステップ２２０２）。続いて、後述するノイズ除去処理（ステップ２２０３）を実行した後、図１７におけるステップ１７０２と同様にして計測結果取得処理が実行される（ステップ２２０４）。続いて、図２３に移って、図１８のステップ１８０１〜１８０６と同様にして、最適レベルに最も近い状態における計測値がそれぞれ抽出される。
【００７５】
次に、ノイズ除去処理（ステップ２２０３）の詳細について説明する。ノイズ除去処理の詳細を示すフローチャート（その１〜その４）が図２４〜図２７に示されている。このノイズ除去処理の特徴は、感度レベル毎に取得した結果と既に取得した１面及び２面の計測結果を比較し、計測結果誤差範囲内の結果のみを有効にする点にある。
【００７６】
図２４において処理が開始されると、まず、ステップ２４０１において、初期化処理が実行される。この初期化処理では、開始感度レベル＝０、終了感度レベル＝取得値、データ番号＝０、計測結果誤差範囲ΔＥＲＲ（ｅｘ：１０μｍ）の取得がそれぞれ行われる。
【００７７】
続くステップ２４０２においては、ΔＩ１ｎ（１面目の今回の濃度と最適レベルとの差）がΔＦＦＦＦと一致したかどうかの判定が行われる。ここで、両者が一致した場合（ステップ２４０２ＹＥＳ）、処理は終了する。これに対して、両者が不一致の場合（ステップ２４０２ＮＯ）、ステップ２４０３へと移行する。
【００７８】
ステップ２４０３においては、今回の計測結果の１面目Ｚ１ｎと以前の計測結果Ｚ１の差ΔＺ１の算出が行われる。ここで、
ΔＺ１＝｜Ｚ１−Ｚ１ｎ｜
と表される。
【００７９】
続いて、ステップ２４０４においては、ΔＺ１（今回の計測結果の１面目Ｚ１ｎと以前
の計測結果Ｚ１の差）とΔＥＲＲ（計測結果誤差範囲）との大小比較が行われる。ここで、ΔＺ１≧ΔＥＲＲと判定されると（ステップ２４０４ＮＯ）、２面目の結果がある場合に限り（ステップ２４０５ＹＥＳ）、ステップ２４０６への移行が行われる。
【００８０】
ステップ２４０６においては、今回の計測結果の２面目Ｚ２ｎと以前の計測結果Ｚ１の差ΔＺ１の算出が行われる。ここで、
ΔＺ１＝｜Ｚ１−Ｚ２ｎ｜
と表される。
【００８１】
続いて、ステップ２４０７においては、ΔＺ１（今回の計測結果の２面目Ｚ２ｎと以前の計測結果Ｚ１の差）とΔＥＲＲ（計測結果誤差範囲）との大小比較が行われる。ここでΔＺ１＜ΔＥＲＲと判定されると（ステップ２４０７ＹＥＳ）、Ｚ１ｎ＝Ｚ２ｎ、Ｉ１ｎ＝Ｉ２ｎとされる。先に説明したように、Ｚ１ｎは１面目の今回の計測位置、Ｉ１ｎは１面目の今回のピーク濃度、Ｚ２ｎは２面目の今回の計測位置、Ｉ２ｎは２面目の今回のピーク濃度である。
【００８２】
これに対して、ステップ２４０４において、ΔＺ１＜ΔＥＲＲと判定されたり（ステップ２４０４ＹＥＳ）、あるいはステップ２４０５において２面目結果なしと判定された場合には（ステップ２４０５ＮＯ）、図２５へ進んで、２面目に関する処理が実行される。
【００８３】
まず、ステップ２５０１においては、３面目の結果があるかどうかの判定が行われ、３面目の結果がありと判定される場合に限り（ステップ２５０１ＹＥＳ）、ステップ２５０２への移行が行われる。ステップ２５０２においては、今回の計測結果の３面目Ｚ３ｎと以前の計測結果Ｚ１の差ΔＺ１の算出が行われる。ここで、
ΔＺ１＝｜Ｚ１−Ｚ３ｎ｜
と表される。
【００８４】
続いて、ステップ２５０３においては、ΔＺ１（今回の計測結果の３面目Ｚ３ｎと以前の計測結果Ｚ１との差）とΔＥＲＲ（計測誤差範囲）との大小比較が行われる。ここで、ΔＺ１＜ΔＥＲＲと判定された場合に限り（ステップ２５０３ＹＥＳ）、Ｚ１ｎ＝Ｚ３ｎ、Ｉ１ｎ＝Ｉ３ｎとされる。先に説明したように、Ｚ１ｎは１面目の今回の計測位置、Ｉ１ｎは１面目の今回のピーク濃度、Ｚ３ｎは３面目の今回の計測位置、Ｉ３ｎは３面目の今回のピーク濃度である。
【００８５】
一方、ステップ２５０１において３面目結果なしと判定された場合（ステップ２５０１ＮＯ）、あるいはステップ２５０３においてΔＺ１＞ΔＥＲＲと判定された場合（ステップ２５０３ＮＯ）には、図２６へ進んで２面目処理が実行される。
【００８６】
まず、ステップ２６０１においては、ΔＩ２ｎがＦＦＦＦであるか否かの判定が行われる。ここで、ΔＩ２ｎとＦＦＦＦとが一致すると（ステップ２６０１ＹＥＳ）、処理は終了し、以前の結果はなしと判定される。
【００８７】
これに対して、ステップ２６０１において、ΔＩ２ｎとＦＦＦＦとの不一致が判定されると（ステップ２６０１ＮＯ）、ステップ２６０２へ進む。
【００８８】
ステップ２６０２においては、今回の計測結果の１面目Ｚ１ｎと以前の計測結果Ｚ２の差ΔＺ２の算出が行われる。ここで、
ΔＺ２＝｜Ｚ２−Ｚ１ｎ｜
と表される。
【００８９】
続くステップ２６０３においては、ΔＺ２（今回の計測結果の１面目Ｚ１ｎと以前の計測結果Ｚ２の差）とΔＥＲＲ（計測結果誤差範囲）との大小比較が行われる。ここで、ΔＺ２≧ΔＥＲＲと判定されると（ステップ２６０３ＮＯ）、ステップ２６０５へ進んで、２面目結果の有無が判定される。ここで、２面目結果がありと判定される場合に限り（ステップ２６０５ＹＥＳ）、ステップ２６０５への移行が行われる。
【００９０】
ステップ２６０６においては、今回の計測結果の２面目Ｚ２ｎと以前の計測結果Ｚ２の差ΔＺ２の算出が行われる。ここで、
ΔＺ２＝｜Ｚ２−Ｚ２ｎ｜
と表される。
【００９１】
続くステップ２６０７においては、ΔＺ２（今回の計測結果の２面目Ｚ２ｎと以前の計測結果Ｚ２の差）とΔＥＲＲ（計測結果誤差範囲）との大小比較が行われる。ここで、ΔＺ２＜ΔＥＲＲと判定された場合に限り（ステップ２６０７ＹＥＳ）、処理は終了する。
【００９２】
一方、ステップ２６０３において、ΔＺ２＜ΔＥＲＲと判定されると（ステップ２６０３ＹＥＳ）、ステップ２６０４へ進んで、Ｚ２ｎ＝Ｚ１ｎ、Ｉ２ｎ＝Ｉ１ｎとされる。ここで、先に説明したように、Ｚ１ｎは１面目の今回の計測位置、Ｉ１ｎは１面目の今回のピーク濃度、Ｚ２ｎは２面目の今回の計測位置、Ｉ２ｎは２面目の今回のピーク濃度である。
【００９３】
一方、ステップ２６０７において、ΔＺ２≧ΔＥＲＲと判定されると（ステップ２６０７ＮＯ）、図２７へ進んで、ステップ２７０１が実行される。ステップ２７０１においては、３面目の結果の有無が判定され、３面目の結果がある場合に限り（ステップ２７０１ＹＥＳ）、ステップ２７０２へと進む。
【００９４】
ステップ２７０２においては、今回の計測結果の３面目Ｚ３ｎと以前の計測結果Ｚ２の差ΔＺ２の算出が行われる。ここで、
ΔＺ２＝｜Ｚ２−Ｚ３ｎ｜
と表される。
【００９５】
続くステップ２７０３においては、ΔＺ２（今回の計測結果の３面目Ｚ３ｎと以前の計測結果Ｚ２の差）とΔＥＲＲ（計測結果誤差範囲）との大小比較が行われる。ここで、ΔＺ２＜ΔＥＲＲと判定されると（ステップ２７０３ＹＥＳ）、ステップ２７０４へ進んで、Ｚ２ｎ＝Ｚ３ｎ、Ｉ２ｎ＝Ｉ３ｎとされる。ここで、先に説明したように、Ｚ２ｎは２面目の今回の計測位置、Ｉ２ｎは２面目の今回のピーク濃度、Ｚ３ｎは３面目の今回の計測位置、Ｉ３ｎは３面目の今回のピーク濃度である。
【００９６】
以上の処理が実行を完了すると、感度レベル３における１面目の計測結果Ｚ１（ピーク濃度１６０）が、１面目の最終計測結果Ｚ１（ピーク濃度１６０）とされる。また、感度レベル６における３面目の計測結果Ｚ３（ピーク濃度１６０）が、２面目の最終計測結果Ｚ２（ピーク濃度１６０）とされる。すなわち、感度レベル６における１面目の計測結果Ｚ１（ピーク濃度８０）や感度レベル７における１面目の計測結果Ｚ１（ピーク濃度１６０）などはノイズとして除去される。
【００９７】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。この第４実施形態の特徴は、感度レベル毎に取得した結果より、３面分の最適な濃度ピーク値の結果を抽出すること、及び１、２、３面の計測結果を比較し、正しいＧＡＰ値に最も近い組み合わせを抽出することにある。ここで、条件としては、３つのうち１つがノイズであること、及び正しいＧＡＰ値がほぼ既値であることである。
【００９８】
感度レベル別の照射光像及びラインブライト波形（ノイズ含む）の説明図（その１〜その３）が図２８〜図３０に示されている。
【００９９】
図２８（ａ）に示されるように、感度レベル１のとき、計測結果は１面目も２面目も何れも計測不可とされている。図２８（ｂ）に示されるように、感度レベル２のとき、計測結果については、１面目がＺ１（ピーク濃度８０）及び２面目が計測不可とされている。図２９（ｃ）に示されるように、感度レベル３のとき、計測結果については、１面目がＺ１（ピーク濃度１６０）及び２面目が計測不可とされている。図２９（ｄ）に示されるように、感度レベル４のとき、計測結果については、１面目がＺ１（ピーク濃度２５０）及び２面目が計測不可とされている。図３０（ｅ）に示されるように、感度レベル５のとき、計測結果については、１面目がＺ１（ピーク濃度２５５：飽和）及び２面目がＺ２（ピーク濃度８０）とされている。図３０（ｆ）に示されるように、感度レベル６のとき、計測結果については、１面目がＺ１（ピーク濃度２５５：飽和）、２面目がＺ２（ピーク濃度１６０）、及び３面目がＺ３（ピーク濃度８０）とされる。図３０（ｇ）に示されるように、感度レベル７のとき、計測結果については、１面目がＺ１（ピーク濃度２５５：飽和）、２面目がＺ２（ピーク濃度２５０）、及び３面目がＺ３（ピーク濃度１６０）とされる。
【０１００】
領域非限定計測処理のフローチャート（その１及びその２）が図３１及び図３２に示されている。図２８〜図３０に示される状況を前提として、図３１に示される処理が開始されると、まずステップ３１０１においては初期化処理が実行される。この初期化処理においては、開始感度レベル＝０、終了感度レベル＝取得値、ΔＩ１＝ＦＦＦＦ、ΔＩ２＝ＦＦＦＦ、ΔＩ３＝ＦＦＦＦ、Ｚ１＝０、Ｚ２＝０、Ｚ３＝０、正しいＧＡＰ＝ＴＧＡＰ（ｅｘ：７００μｍ）、ＧＡＰ計測結果＝ＭＧＡＰとされる。ここで、ΔＩ１、ΔＩ２、ΔＩ３はそれぞれ１面目、２面目、３面目の最適レベルとの差、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３は１面目、２面目、３面目の計測結果である。
【０１０１】
続いてステップ３１０２においては、計測結果取得処理が実行される。この計測結果取得処理では、Ｚ１ｎ＝１面目の今回の計測位置、Ｉ１ｎ＝１面目の今回のピーク濃度、Ｚ２ｎ＝２面目の今回の計測位置、Ｉ２ｎ＝２面目の今回のピーク濃度、Ｚ３ｎ＝３面目の今回の計測位置、Ｉ３ｎ＝３面目の今回のピーク濃度とされる。
【０１０２】
続くステップ３１０３では、ピーク濃度の最適レベルとの差（絶対値）が算出される。すなわち、
ΔＩ１ｎ＝｜Ｉ１−Ｉ１ｎ｜
ΔＩ２ｎ＝｜Ｉ２−Ｉ２ｎ｜
ΔＩ３ｎ＝｜Ｉ３−Ｉ３ｎ｜
Ｉ１＝１面目最適レベル（ｅｘ：２００）
Ｉ２＝２面目最適レベル（ｅｘ：２００）
Ｉ３＝３面目最適レベル（ｅｘ：２００）
ΔＩ１ｎ＝１面目の今回の濃度と最適レベルとの差
ΔＩ２ｎ＝２面目の今回の濃度と最適レベルとの差
ΔＩ３ｎ＝３面目の今回の濃度と最適レベルとの差
である。
【０１０３】
続いて、図３２に進んで、ステップ３２０１においては、ΔＩ１ｎ（１面目の今回の濃度と最適レベルとの差）とΔＩ１（１面目の最適レベルとの差）との大小比較が行われる。ここで、ΔＩ１ｎ＜ΔＩ１と判定されると（ステップ３２０１ＹＥＳ）、ステップ３２０２へ進む。
【０１０４】
ステップ３２０２においては、ΔＩ１＝ΔＩ１ｎ、Ｚ１＝Ｚ１ｎとされる。ここで、ΔＩ１は１面目の最適レベルとの差、Ｚ１は１面目の計測結果である。
【０１０５】
一方、ステップ３２０１において、ΔＩ１ｎ≧ΔＩ１と判定されると（ステップ３２０１ＮＯ）、ステップ３２０２はスキップされて、直ちにステップ３２０３への移行が行われる。
【０１０６】
ステップ３２０３においては、ΔＩ２ｎ（２面目の今回の濃度と最適レベルとの差）とΔＩ２（２面目の最適レベルとの差）との大小比較が行われる。ここで、ΔＩ２ｎ＜ΔＩ２と判定されると（ステップ３２０３ＹＥＳ）、ステップ３２０４への移行が行われる。
【０１０７】
ステップ３２０４においては、ΔＩ２＝ΔＩ２ｎ、Ｚ２＝Ｚ２ｎとされる。ここで、ΔＩ２は２面目の最適レベルとの差、Ｚ２は２面目の計測結果である。一方、ステップ３２０３において、ΔＩ２ｎ≧ΔＩ２と判定されると（ステップ３２０３ＮＯ）、ステップ３２０４はスキップされて、ステップ３２０５への移行が行われる。
【０１０８】
ステップ３２０５においては、ΔＩ３ｎ（３面目の今回の濃度と最適レベルとの差）とΔＩ３（３面目の最適レベルとの差）との大小比較が行われる。ここで、ΔＩ３ｎ＜ΔＩ３と判定されると（ステップ３２０５ＹＥＳ）、ステップ３２０６への移行が行われる。
【０１０９】
ステップ３２０６においては、ΔＩ３＝ΔＩ３ｎ、Ｚ３＝Ｚ３ｎの処理が行われる。ここで、ΔＩ３は３面目の最適レベルとの差、Ｚ３は３面目の計測結果である。これに対して、ΔＩ３ｎ≧ΔＩ３と判定されると（ステップ３２０５ＮＯ）、ステップ３２０６はスキップされ、ステップ３２０７への移行が行われる。
【０１１０】
ステップ３２０７においては、現在の感度レベルが終了感度レベルに達したか否かの判定が行われる。ここで、現在の感度レベルが終了感度レベルに達していなければ（ステップ３２０７ＮＯ）、ステップ３２０８へ進んで、感度レベルは１つ上昇する。
【０１１１】
このようにして感度レベルを１つ上昇する毎に、ステップ３１０２〜ステップ３２０６が繰り返し実行され、ステップ３２０７において現在の感度レベルが終了感度レベルに達したと判定されると（ステップ３２０７ＹＥＳ）、ノイズ除去処理が実行される（ステップ３２０９）。
【０１１２】
ノイズ除去処理を示すフローチャートが図３３に示されている。このノイズ除去処理の特徴は、１、２、３面の計測結果を比較し、正しいＧＡＰ値に最も近い組み合わせを抽出するものである。
【０１１３】
すなわち、図３３において処理が開始されると、ステップ３３０１においては、ΔＺ１、ΔＺ２、ΔＺ３の算出が行われる。ここで、
ΔＺ１＝Ｚ２−Ｚ１
ΔＺ２＝Ｚ３−Ｚ２
ΔＺ３＝Ｚ３−Ｚ１
である。
【０１１４】
尚、先に説明したように、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３は、図２８〜図３０の状況を想定すると次のようになる。すなわち、Ｚ１は、感度レベル３における、１面目の計測結果Ｚ１（ピーク濃度１６０）となる。Ｚ２は感度レベル６における、２面目の計測結果Ｚ２（ピーク濃度１６０）となる。Ｚ３は感度レベル７における、３面目の計測結果Ｚ３（ピーク濃度１６０）となる。
【０１１５】
続いて、ステップ３３０２においては、ΔＺ１〜ΔＺ３のうち最もＴＧＡＰ（正しいＧＡＰ）に近いものを抽出し、ＭＧＡＰに格納する処理が実行される。
【０１１６】
続いてステップ３３０３においては、こうして得られたＭＧＡＰの値を外部へと出力する。
【０１１７】
このように、この第４実施形態においては、感度レベル毎に取得した結果より、３面分の最適な濃度ピーク値の結果を抽出すると共に、１、２、３面の計測結果を比較し、正しいＧＡＰ値に最も近い組み合わせを抽出する。この場合条件としては、３つのうち１つがノイズとして分かっており、正しいＧＡＰについてもほぼ分かっているということである。
【０１１８】
以上説明したように、本発明の第１〜第４実施形態によれば、この種の変位センサにおいて、高精度に複数面の計測を自動的に行わせることができ、この種の変位センサの使い勝手を著しく向上させることができる。また、上記実施形態は２次元撮像素子を用いたものであるが、１次元撮像素子による場合にも同様である。２次元画像の処理であってもその中の１ラインを選んだり、複数ラインの加算により１つのラインブライト波形を得ることになるので本質的には同様である。この際、設定する計測領域は１ライン上の一部分となる。
【０１１９】
尚、上記実施形態では変位センサを示したが、本発明の基盤をなす技術思想は、撮像素子における実質計測領域を限定することで、実質計測領域以外の領域についての検出処理を不要とし、それにより動作速度の向上を図った点、並びに、当該実質計測領域の限定のために必要とされる操作を極力省くことによりユーザの負担軽減を図った点に認められるべきものである。したがって、本発明は、変位センサのみならず、撮像素子における受光領域に基づいて目的とする動作乃至出力等を生成するための各種の機器に対する適用可能性を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】信号処理部の外観斜視図である。
【図２】信号処理部の連装状態の外観斜視図である。
【図３】センサヘッド部の外観斜視図である。
【図４】信号処理部の電気的ハードウェア構成を示すブロック図である。
【図５】センサヘッド部の電気的ハードウェア構成を示すブロック図である。
【図６】信号処理部の動作を示すゼネラルフローチャートである。
【図７】ＦＵＮモード処理の詳細を示すフローチャートである。
【図８】ＲＵＮモード処理の詳細を示すフローチャートである。
【図９】露光機におけるＧＡＰ計測の説明図である。
【図１０】本発明に係る２領域設定処理を示すフローチャートである。
【図１１】２領域設定用処理の説明図である。
【図１２】２領域設定用案内画面の説明図（メニュー方式）である。
【図１３】２領域設定用案内画面の説明図（端子台方式）である。
【図１４】感度レベル別の照射光像及びラインブライト波形の説明図（その１）である。
【図１５】感度レベル別の照射光像及びラインブライト波形の説明図（その２）である。
【図１６】感度レベル別の照射光像及びラインブライト波形の説明図（その３）である。
【図１７】領域非限定計測処理のフローチャート（その１）である。
【図１８】領域非限定計測処理のフローチャート（その２）である。
【図１９】感度レベル別の照射光像及びラインブライト波形（ノイズ含む）の説明図（その１）である。
【図２０】感度レベル別の照射光像及びラインブライト波形（ノイズ含む）の説明図（その２）である。
【図２１】感度レベル別の照射光像及びラインブライト波形（ノイズ含む）の説明図（その３）である。
【図２２】領域非限定計測処理（ノイズ除去機能付）のフローチャート（その１）である。
【図２３】領域非限定計測処理（ノイズ除去機能付）のフローチャート（その２）である。
【図２４】ノイズ除去処理の詳細を示すフローチャート（その１）である。
【図２５】ノイズ除去処理の詳細を示すフローチャート（その２）である。
【図２６】ノイズ除去処理の詳細を示すフローチャート（その３）である。
【図２７】ノイズ除去処理の詳細を示すフローチャート（その４）である。
【図２８】感度レベル別の照射光像及びラインブライト波形（ノイズ含む）の説明図（その１）である。
【図２９】感度レベル別の照射光像及びラインブライト波形（ノイズ含む）の説明図（その２）である。
【図３０】感度レベル別の照射光像及びラインブライト波形（ノイズ含む）の説明図（その３）である。
【図３１】領域非限定計測処理のフローチャート（その１）である。
【図３２】領域非限定計測処理のフローチャート（その２）である。
【図３３】ノイズ除去処理を示すフローチャートである。
【図３４】測定点座標決定処理の説明図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１    信号処理部
２    センサヘッド部
３    中継コネクタ
４    ＤＩＮレール
５    計測対象物体
１０  外殻ケース
１１  外部接続コード
１２  ＵＳＢコネクタ
１３  ＲＳ-２３２Ｃコネクタ
１４  操作部蓋
１５  表示部
１６  信号処理部間コネクタ蓋
１７  センサヘッドコネクタ
Ｌ１  投射ラインビーム
Ｌ２  反射ラインビーム
ＬＩ  ライン状照射光像
１０１  制御部
１０２  記憶部
１０２ａ  ＥＥＰＲＯＭ
１０２ｂ  画像メモリ
１０３  表示部
１０３ａ  液晶表示部
１０３ｂ  表示灯ＬＥＤ
１０４  通信部
１０５  外部通信部
１０５ａ  ＵＳＢ通信部
１０５ｂ  シリアル通信部
１０５ｃ  信号処理部間通信部
１０６  キー入力部
１０７  外部入力部
１０８  出力部
１０９  電源部
２０１  制御部
２０２  投光部
２０３  受光部
２０４  表示灯ＬＥＤ
２０５  記憶部
２０６  通信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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